APLIKASI TURUNAN KALIKS[4]ARENA
(22,17-bis(sianopropiloksi)-26,28-dihidroksi-
p
-nitrokaliks[4]arena)
UNTUK ELEKTRODA SELEKTIF ION TEMBAGA II (Cu
2+)
BERBASIS POTENSIOMETRI
SKRIPSI
Oleh
Mohammad Bahrun Ni’am
NIM 041810301025
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER
APLIKASI TURUNAN KALIKS[4]ARENA
(22,17-bis(sianopropiloksi)-26,28-dihidroksi-
p
-nitrokaliks[4]arena)
UNTUK ELEKTRODA SELEKTIF ION TEMBAGA II (Cu
2+)
BERBASIS POTENSIOMETRI
SKRIPSI
diajukan guna melengkapi tugas akhir dan memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Studi Kimia (S1)
dan mencapai gelar Sarjana Sains
Oleh
Mohammad Bahrun Ni’am
NIM 041810301025
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER
PERSEMBAHAN
Segala puji hanya bagi-Mu ya Allah atas segala rahmat, nikmat, taufik, hidayah, inayah, ridho, kasih dan sayang-Mu yang telah Engkau anugerahkan kepada
kami.
Sholawat serta salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang menjadi suri tauladan yang indah dalam menggapai kebahagian kami
yang hakiki.
Saya persembahkan karya ini untuk:
1. Abah Achmad Rifa’i dan Ummi Siti Mushlihah yang tercinta atas semua jasa dan kebaikan yang tak terhitung jumlahnya, atas ketulusan cinta, kasih sayang, cucuran keringat, tetesan air mata pengorbanan, dan atas segalanya yang telah diberikan kepada saya demi kebaikan diri saya. Semoga kasih sayang dan keridoan Tuhan selalu untuk Abah dan Ummi;
2. Adinda Refanda Zulkarnain yang saya cintai, senyumannya menegarkan diri saya dalam perjuangan hidup saya dan kebahagiaannya menjadi kebahagiaan saya;
3. Eyang Suctiningsih Istijab dan Mas Misbakhul Munir yang telah mengasuh, mendidik, membina, membimbing, dan menyayangi saya;
4. Kakak-kakak yang saya hormati dan adik-adik yang saya sayangi;
5. Guru-guru saya sejak taman kanak-kanak sampai dengan perguruan tinggi; 6. Almamater Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
MOTO
Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar.
(Al-Baqarah: 153)
PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini: nama : Mohammad Bahrun Ni’am NIM : 041810301025
menyatakan dengan sesungguhnya bahwa karya ilmiah yang berjudul ”Aplikasi Turunan Kaliks[4]arena (22,17-bis(sianopropiloksi)-26,28-dihidroksi-p -nitrokaliks[4]arena) untuk Elektroda Selektif Ion Tembaga II (Cu2+) Berbasis Potensiometri” adalah benar-benar hasil karya sendiri, kecuali jika dalam pengutipan substansi disebutkan sumbernya, dan belum pernah diajukan pada institusi manapun, serta bukan karya jiplakan. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus dijunjung tinggi.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya, tanpa adanya tekanan dan paksaan dari pihak mana pun serta bersedia mendapat sanksi akademik jika ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar.
Jember, 13 Januari 2012 Yang menyatakan,
Mohammad Bahrun Ni’am
SKRIPSI
APLIKASI TURUNAN KALIKS[4]ARENA
(22,17-bis(sianopropiloksi)-26,28-dihidroksi-
p
-nitrokaliks[4]arena)
UNTUK ELEKTRODA SELEKTIF ION TEMBAGA II (Cu
2+)
BERBASIS POTENSIOMETRI
Oleh
Mohammad Bahrun Ni’am
NIM. 041810301025
Pembimbing
PENGESAHAN
Skripsi berjudul “Aplikasi Turunan Kaliks[4]arena (22,17-bis(sianopropiloksi)-26,28-dihidroksi-p-nitrokalik[4]arena) untuk Elektroda Selektif Ion Tembaga II
(Cu2+) Berbasis Potensiometri” telah diuji dan disahkan oleh Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember pada:
hari : Jum’at
tanggal : 13 Januari 2012
tempat : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Unversitas Jember
Tim Penguji
RINGKASAN
Aplikasi Turunan Kaliks[4]arena
(22,17-bis(sianopropiloksi)-26,28-dihidroksi-p-nitrokalik[4]arena) untuk Elektroda Selektif Ion Tembaga II (Cu2+) Berbasis
Potensiometri; Mohammad Bahrun Ni’am, 041810301025; 2012: 40 halaman; Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember.
Upaya pencegahan pencemaran logam berat ke dalam lingkungan sehingga proses pengontrolan dan analisa limbah menjadi kegiatan rutin saat ini. Karena kehadiran logam berat seperti tembaga, timbal, merkuri, kadmium, dan kromium dalam air yang melebihi ambang batas menimbulkan beberapa masalah kesehatan dan menyebabkan timbulnya penyakit akibat keracunan tembaga seperti penyakit Wilson dan Menkes. Analisis keberadaan logam berat dengan menggunakan AAS (Absorption Analysis Spectrometry) dan ICP (Inductively Coupled Plasma) sudah banyak dilakukan namun memerlukan biaya yang cukup besar. Sehingga perlu adanya penelitian yang mengarah pada penyederhanaan teknik dan instrumen analisis dengan biaya analisis yang lebih murah.
Senyawa 22,17-bis(sianopropiloksi)-26,28-dihidroksi-p-nitrokaliks[4]arena adalah salah satu senyawa turunan kaliks[4]arena yang mampu membentuk ikatan koordinasi dengan ion logam transisi. Hal ini disebabkan karena senyawa turunan kaliks[4]arena tersebut memiliki 2 gugus siano yang masing-masing memiliki satu pasang elektron bebas sehingga senyawa tersebut dapat berfungsi sebagai ligan bidentat (chelating agent). Adapun reaksi pembentukan ikatan koordinasi bersifat reversibel sehingga hal ini digunakan sebagai acuan untuk menggunakan metode analisis potensiometri dalam penelitian
selektif ion dan untuk mengetahui bagaimana karakteristik (linier range, waktu respon, limit deteksi, repeatabilitasdan life time) elektroda selektif ion (ESI) tersebut.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember. Peralatan yang digunakan meliputi peralatan gelas, non gelas, dan instrumen. Peralatan gelas sebagian besar dibuat oleh Pyrex Iwaki Glass dan Duran Schott. Instrumen yang digunakan meliputi neraca analitik O-HAUS Pioneer, stirer magnetik, dan pH meter Jenway 3320. Bahan-bahan yang digunakan antra lain AgNO3(s), Cu(NO3)2·3H2O(s), Pb(NO3)2(s), grafit pensil 2B, Na2HPO4·2H2O(s), NaH2PO4·H2O(s), epoksi, aquadimen, senyawa turunan kaliks[4]arena, dan kristal CuSO4·5H2O.
Penelitian terbagi dalam tiga tahap yaitu tahap preparasi, optimasi, dan karakterisasi. Tahap preparasi meliputi preparasi bahan, pembuatan elektroda pembanding grafit, dan pembuatan elektroda selektif ion yang diujungnya terdapat membran epoksi-kaliksaren. Membran epoksi-kaliksaren dibuat dengan perbandingan massa epoksi : massa senyawa turunan kaliks[4]arena = 3:1. Optimasi pH dilakukan dengan menggunakan buffer fosfat 5x10-4 M dengan rentang pH 6,5 – 8,5. Sedangkan tahap karakterisasi meliputi uji linier range, repeatibilitas, limit deteksi, selektivitas, dan life time elektroda selektif ion.
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah elektroda selektif ion grafit-epoksi-kaliksaren dapat mendeteksi keberadaan ion Cu2+ dalam sampel secara potensiometri dengan pH optimum pada pH 8, linier range konsentrasi Cu(NO3)2 antara 20 ppm - 60 ppm, koefisien korelasi 0,9778, limit deteksi 14,12 ppm, nilai sensitivitas -102,24 mV/decade. Pengukuran tergolong valid dan repeatable dengan nilai Kv = 2,87%. Respon elektroda grafit-epoksi-kaliksaren terhadap ion Cu2+ tidak terpengaruh secara signifikan oleh adanya ion Pb2+ dalam sampel dengan nilai KCu2+,Pb2+ = 0,96 tetapi terpengaruh secara signifikan oleh keberadaan ion Ag+ dalam
sampel dengan nilai KCu2+,Ag+ = 3292,6, dan life time lebih dari tiga bulan. Elektroda
PRAKATA
Puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat, nikmat, kasih-sayang dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Aplikasi Turunan Kaliks[4]arena (22,17 bis(sianopropiloksi)-26,28 dihidroksi–p-nitrokalik[4]arena) untuk Elektroda Selektif Ion Tembaga II (Cu2+)
Berbasis Potensiometri. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan strata satu (S1) pada Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember.
Penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Prof. Drs. Kusno, DEA., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember;
2. Drs. Busroni, M.Si. dan Tri Mulyono, S.Si, M.Si. selaku Dosen Pembimbing Utama, Drs Zulfikar, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing Anggota, Drs. Mukh. Mintadi selaku Dosen Penguji I, dan Asnawati, S.Si, M.Si. selaku Dosen Penguji II yang telah meluangkan waktu dan pikiran serta perhatiannya guna memberikan bimbingan dan pengarahan demi terselesaikannya penulisan skripsi ini;
3. Drs. Siswoyo, M.Si., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan selama penulis menjadi mahasiswa;
4. semua Dosen Fakultas MIPA Universitas Jember;
5. Bapak/Ibu Achmad Rifa’i sekeluarga dan Eyang Suctiningsih Istijab sekeluarga yang telah memberikan dorongan dan doanya demi terselesaikannya skripsi ini;
6. Bapak Agung, Mas Budi, Mas Edi, Ibu Artik dan seluruh karyawan dan teknisi laboratorium di Fakultas MIPA Universutas Jember serta semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini.
8. semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu yang telah membantu baik secara moral maupun material selama saya menjalani kuliah di Fakultas MIPA Universitas Jember.
Penulis juga menerima segala kritik dan saran dari semua pihak demi kesempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat bermanfaat.
2.7 Senyawa Koordinasi (Kesetimbangan Reaksi Pembentukan
4.1 Desain Elektroda Grafit-Epoksi-Kaliksaren ... 27
4.2. Profil dan Respon Elektroda Grafit-Epoksi-Kaliksaren ... 28
4.3 Optimasi pH Larutan Buffer Fosfat ... 30
4.4 Karakteristik Elektroda Kerja Grafit-Epoksi-Kaliksaren ... 31
4.4.1 Linier Range ... 31
4.4.2 Sensitifitas ... 31
4.4.3 Limit deteksi ... 32
4.4.4 Repeatibilitas ... 32
DAFTAR TABEL
Halaman
A.6 Data optimasi pH buffer fosfat 5x10-4 M ... 42
B.8 Data kalibrasi Cu(NO3)2 dalam buffer fosfat pH 8 ... 45
D.4 Tabel pengukuran repeatibilitas elektroda epoksi kaliksaren ... 47
E.1 Repeatibilitas elektroda kerja hari pertama hingga hari ketiga. ... 48
F.1 Data uji selektivitas elektroda kerja dalam larutan campuran Cu(NO3)2 dan Pb(NO3)2. ... 49
F.2 Data uji selektivitas elektroda kerja dalam larutan campuran Cu(NO3)2 dan AgNO3 ... 49
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1 Diagram pengukuran potensial (Wang, 2000) ... 10
2.2 Bentuk konformasi kaliks[4]arena tersubstitusi ... 12
2.3 Sistem penomoran kaliksarena ... 12
2.4 Senyawa target hasil proses eterifikasi p-tert-butilkaliksarena (Sumardiyono, 2008). ... 13
3.1 Diagram alir penelitian ... 21
3.2 Susunan peralatan dalam analisis potensiometri sistem batch ... 23
3.3 Desain elektroda kerja grafit-epoksi-kaliksaren... 24
4.1 Desain elektroda grafit-epoksi-kaliksaren... 27
4.2 Kurva perubahan potensial antara larutan buffer fosfat pH 8 (blanko) dan larutan Cu(NO3)2 50 ppm ... 28
4.3 Kurva uji trend Nerstian dari elektroda grafit-epoksi-kaliksaren ... 29
4.4 Grafik optimasi pH buffer fosfat ... 30
4.5 Kurva dan grafik kalibrasi larutan Cu(NO3)2 dengan variasi konsentrasi 1,07x10-4; 1,60x10-4, 2,13x10-4, 2,67x10-4, 3,20x10-4, dan 3,73x10-4 M ... 31
4.6 Grafik uji selektivitas larutan Cu(NO3)2 + Pb(NO3)2 ... 33
4.7 Grafik uji selektivitas larutan Cu(NO3)2 + AgNO3 ... 34
4.8 (a) Sebelum penyimpanan dalam larutan CuSO4 dan (b) elektroda setelah penyimpanan dalam larutan CuSO4 selama dua hari ... 34
4.9 Grafik uji life time elektroda grafik-epoksi-kaliksaren ... 35
A.1 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 50 ppm dalam buffer fosfat pH 6,5 ... 41
A.2 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 dalam buffer fosfat pH 7... 41
A.3 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 dalam buffer fosfat pH 7,5... 41
A.4 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 dalam buffer fosfat pH 8... 42
A.5 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 dalam buffer fosfat pH 8,5... 42
B.1 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 konsentrasi 10 ppm ... 43
B.2 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 konsentrasi 20 ppm ... 43
B.4 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 konsentrasi 40 ppm ... 44
B.5 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 konsentrasi 50 ppm ... 44
B.6 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 konsentrasi 60 ppm ... 44
B.7 Kurva pengukuran Cu(NO3)2 konsentrasi 70 ppm ... 44
D.1 Kurva pengukuran repeatibilitas hari pertama ... 47
D.2 Kurva pengukuran repeatibilitas hari kedua ... 47
D.3 Kurva pengukuran repeatibilitas hari ketiga ... 47
F.3 Grafik selektivitas elektroda grafit-epoksi-kaliksaren dalam larutan Cu(NO3)2 dan Pb(NO3)2 ... 49
F.4 Grafik selektivitas elektroda grafit-epoksi-kaliksaren dalam larutan Cu(NO3)2 dan AgNO3 ... 49
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
A Optimasi pH buffer ... 41
B Grafik dan data kalibrasi Cu(NO3)2 dalam buffer fosfat pH8 ... 43
C Perhitungan limit deteksi... 46
D Repeatibilitas elektroda grafit-epoksi-kaliksaren ... 47
E Data uji repeatibilitas elektroda kerja grafit-epoksi-kaliksaren. .... 48